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Gummi lässt die Muskeln spielen Christoph Keplinger und Martin Kaltenbrunner Verleihung des Linzer Wilhelm - Macke - Award 16.04.2009 Abteilung für Physik.

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Präsentation zum Thema: "Gummi lässt die Muskeln spielen Christoph Keplinger und Martin Kaltenbrunner Verleihung des Linzer Wilhelm - Macke - Award 16.04.2009 Abteilung für Physik."—  Präsentation transkript:

1 Gummi lässt die Muskeln spielen Christoph Keplinger und Martin Kaltenbrunner Verleihung des Linzer Wilhelm - Macke - Award Abteilung für Physik der Weichen Materie

2 Christoph Keplinger Martin Kaltenbrunner Terminator 3 – Rebellion der Maschinen

3 Christoph Keplinger Martin Kaltenbrunner Sind solche Roboter realisierbar? Künstliche Intelligenz (ob diese Maschinen eine solche besitzen bleibt dahingestellt…) Konstruktionsmaterialien: Gewicht, Stabilität, Flexibilität,… Sensorik: Sehen, Hören, Tasten… Und wenn man an Schwarzenegger denkt: Künstliche MUSKELN (Aktoren) Gewicht/Maximalkraft, Energiebedarf,… P.S.: Aktoren werden natürlich nicht nur bei Robotern eingesetzt.

4 Christoph Keplinger Martin Kaltenbrunner Von der Science Fiction in die Vergangenheit... Wie löst man das Problem, Maschinen bewegungsfähig zu machen?

5 Christoph Keplinger Martin Kaltenbrunner …bis zur Gegenwart

6 Christoph Keplinger Martin Kaltenbrunner …eine elegantere Lösung…

7 Christoph Keplinger Martin Kaltenbrunner …aber eine noch bessere Lösung liegt schon seit über 100 Jahren in den Bibliotheken!

8 Christoph Keplinger Martin Kaltenbrunner Das Röntgen Experiment

9 Christoph Keplinger Martin KaltenbrunnerCoulombkraft Inkompressibilität (Volumen bleibt konstant)

10 Christoph Keplinger Martin Kaltenbrunner Aber warum will sich der Gummi nach Entladung wieder zusammenziehen? Ein anschauliches Modell für Gummi:

11 Christoph Keplinger Martin KaltenbrunnerEntropie… Gummi hat das Bestreben, in den Zustand max. Entropie zurückzukehren Gummi hat das Bestreben, in den Zustand max. Entropie zurückzukehren r

12 Christoph Keplinger Martin Kaltenbrunner Ein anschaulicher Vergleich… Zimmer dem Zufall überlassen - Gummiband im Ausgangszustand Arbeit ins Zimmer stecken (aufräumen) - Gummimoleküle durch die elektrostatische Kraft strecken Zimmer wieder dem Zufall überlassen - Gummiband kehrt wie Zimmer wieder in Ausgangszustand zurück

13 Christoph Keplinger Martin Kaltenbrunner Funktionsprinzip von Elastomer Aktoren mit dehnbaren Elektroden Gummi dehnbare Elektroden

14 Christoph Keplinger Martin Kaltenbrunner Funktionsprinzip von Elastomer Aktoren mit dehnbaren Elektroden z0z0

15 Christoph Keplinger Martin Kaltenbrunner Funktionsprinzip von Elastomer Aktoren mit dehnbaren Elektroden z

16 Christoph Keplinger Martin Kaltenbrunner Warum ist diese Methode so gut für Aktoren geeignet? Elastomer Aktoren sind Kondensatoren variabler Kapazität Energieeffizienz kostengünstige Ausgangsmaterialien sehr hohe Energiedichte bei geringem Gewicht Flexibilität und Elastizität der Materialen verleihen dem Aktor Bewegungseleganz

17 Christoph Keplinger Martin Kaltenbrunner Warum sind solche Aktoren noch nicht im Einsatz? komplizierter Zusammenhang zwischen angelegter Spannung und Deformationszustand des Elastomers benötigte Spannungen sehr hoch (kV-Bereich) diese Spannungen können das Elastomer zerstören Verständnis der Eigenschaften der Elastomere muss verbessert werden, um geeignete Materialen zu entwickeln und Elastomer Aktoren zu optimieren

18 Christoph Keplinger Martin Kaltenbrunner Was uns bis jetzt gelungen ist… Elektrische Analyse und Steuerung Mathematische Modellierung Designparameter für Materialwissenschaftler und Industrie zur Optimierung der Elastomer Aktoren

19 Christoph Keplinger Martin Kaltenbrunner Die Formeln werden zum Leben erweckt… …eine einfache Anwendung:

20 Christoph Keplinger Martin Kaltenbrunner …die Spaß macht!

21 Christoph Keplinger Martin KaltenbrunnerDanke… …an meine Kollegen… …und für eure Aufmerksamkeit! - team:


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